경험률
느낌은 환경감률과 단열 감률로 분류할 수 있다.
환경감은 대기 중에 규칙적으로 상승하는 기상 기구로 측정한 고도에 따른 주변 공기의 온도 변화율을 말한다.
한편, 단열 손실률은 대기 중의 가상 기단의 고도에 따른 이론적인 온도 변화를 말한다.
단열 감쇠율은 이상 기체 법칙과 열역학 제1법칙에서 도출되었습니다.
건조한 공기의 단열 붕괴율은 9.76 C/km이고 포화 단열 붕괴율은 6°C/km입니다.
인공 소스에서 방출되는 따뜻한 공기 덩어리가 상승할 때 온도 변화율은 이러한 이론적인 단열 감소 효과와 구별되어야 합니다.
9.5.2 대기 안정성
위에서 설명한 바와 같이 오염물질의 분산은 대기의 안정성과 밀접한 관련이 있으며, 대기의 안정성은 환경손실률과 건조단열손실률을 비교함으로써 이해할 수 있다(그림 9.2). 어떤 기단이 대기 중에 상승하면 이 기단은 작은 대기압을 받아 팽창합니다.
일이 끝났기 때문에 질량 내의 내부 에너지가 감소하고 온도가 감소합니다.
상승한 기단의 온도가 주변 온도보다 낮으면 기단은 다시 강제로 하강합니다.
이러한 분위기를 안정한 분위기라고 합니다.
반면에 위상 환경 감률이 건조 단열 감률과 같으면 대기는 중립적이라고 합니다.
즉, 기단의 온도는 주변의 온도와 같기 때문에 기단은 강제로 위아래로 움직이지 않는다.
이 상태의 대기를 중립 안정성이라고 합니다.
초단열의 경우 대기 냉각 속도가 건조 단열 감률보다 빠르므로 기단이 계속 상승하거나 하강하여 불안정한 대기 상태가 됩니다.
준단열에서는 이러한 대기의 이동이 없고 안정된 상태를 나타냅니다.
온도가 고도에 따라 변하지 않거나 역전되더라도 대기는 안정적입니다.
굴뚝에서 방출되는 연기의 모양은 대기층의 안정성에 달려 있습니다.
그림 9.4는 환경 감률과 건조 단열 감률(대기 안정성의 척도)을 비교하여 여러 유형의 연기를 보여줍니다.
9.5.3 온도 반전
대류권에서 대기의 온도는 일반적으로 고도가 높아짐에 따라 감소합니다.
그러나 때때로 대기의 온도는 고도에 따라 증가하는데, 이를 온도 역전이라고 하는 현상입니다.
온도 역전이 발생한 대기층을 역전층이라고 합니다.
이 층에서는 밀도가 낮은 따뜻한 공기가 밀도가 높은 찬 공기 위에 있기 때문에 대기의 연직이동과 난기류가 거의 일어나지 않아 대기가 매우 안정된 상태가 된다.
즉, 대기가 안정되면 공장 굴뚝이나 자동차에서 배출되는 오염물질의 이동과 확산이 억제되고 오염물질이 2층에 머물면서 쌓이게 된다.
때로는 오염 물질이 표면 근처에 고농도로 침전되어 인체에 손상을 입힐 수 있습니다.
일반적인 유형의 온도 역전에는 복사 역전과 침강 역전이 포함됩니다(그림 9.3). 복사 역전은 표면 근처(수백 미터 이내)에서 발생하며 퇴적 역전은 복사 역전이 발생하는 전하보다 더 높은 고도(1000~2000m)에서 발생합니다.
복사 반전
해가 지면 낮 동안 태양으로부터 열을 방출하여 지구 표면이 대기보다 더 빨리 냉각됩니다.
따라서 표면 근처의 온도는 높은 고도의 기온보다 낮고 기온은 고도에 따라 상승합니다.
이러한 온도 역전 현상을 복사 역전이라고 하며 주로 맑은 날 일몰부터 새벽까지 발생하며 해가 뜨면 사라집니다.
역전파가 발생하면 안개가 잘 형성되어 배출되는 오염물질과의 상승작용으로 인체 등에 피해를 준다.
상승한 기단의 온도가 주변 온도보다 높으면 계속 상승합니다.
이러한 분위기를 불안정한 분위기라고 합니다.
● 정산반전
맑은 날 고기압 중심 부근의 공기는 천천히 아래로 가라앉는다.
이때 공기는 낮은 고도로 하강하면서 단열 압축되고 가열되어 대기의 온도가 고도와 함께 상승하는 층을 형성한다.
이러한 현상을 침강역전이라 하며 대기가 안정되어 배출된 오염물질의 수직분산이 잘 이루어지지 않는다.
9.6 대기 오염 모델링
대기로 배출되는 오염물질은 풍향, 풍속, 난기류의 정도, 지형, 지형 등의 기상조건에 따라 다르게 확산되기 때문에 오염물질의 농도를 이론적으로 예측하기는 상당히 어렵다.
그 동안 여러 유형의 모델이 개발되었으며 여기서는 가장 간단한 포인트 소스 가우시안 확산 모델을 소개합니다.
이 모델은 굴뚝 연기와 같은 단일 점 발생원에 적용되며 평평한 지역의 농도를 예측하는 데 사용됩니다.
이 모델에서 사용된 가정은 다음과 같습니다.
1) 굴뚝에서 나오는 연기는 유효 굴뚝 높이 H에서 연기가 이동하는 방향(즉, x축)으로 중심선을 따라 이동합니다.
각 중심선에 대한 가우시안 정규 분포. 3) 오염물질 배출율이 일정하다.
4) 풍속은 일정하고 배출되는 오염물질의 총량은 변하지 않는다.
그림 9.5는 Gaussian 모델에서 사용되는 좌표계를 나타내며 식(9.13)은 임의의 점(x,y)에서의 표면농도를 표현한 것이다.
Cx,y=(-쓰기() } exp(-쓰기(예,)²}
여기에서: Cy: 지면에서의 오염물질 농도(x, y, 0)(g/m²) Q: 오염물질 배출률(g/s)4: 유효 굴뚝 높이에서의 평균 풍속(m/s) H: 유효 굴뚝 높이(m)
9.7 대기오염 방지 기술
모든 대기 오염 물질은 자연 및 인공 발생원에서 배출됩니다.
화산과 산불에서 발생하는 먼지, 화산재, 유해가스 등의 자연오염물질에 의한 피해를 방지하기 위해서는 위와 같이 오염물질의 배출을 인간이 통제하기 어렵고 중력침강, 분산흡수, 흡착 제거 원리에 의해 대기 중 농도가 낮아질 것으로 예상됩니다.
한편, 인공오염물질에서 배출되는 각종 오염물질은 인간에 의해 제어될 수 있으며, 자연제거 원리를 적용하여 제작된 장치 및 기술에 의해 일정한 농도 또는 기준치로 제어될 수 있다.
인간이 만든 오염원의 오염 물질 배출을 제어하는 가장 좋은 방법은 배출 제로를 달성하는 것이며, 이는 풍력, 수력 및 태양 에너지와 같은 대체 에너지원을 사용하여 달성할 수 있습니다.
그러나 운송, 산업 공정 및 기타 인간 활동에서 오염 물질의 발생은 불가피하므로 다음 단계는 청정 연료 사용, 공정 전환 및 오염 물질 방지 장치 설치를 통해 오염 물질 배출을 최소화하는 것입니다.
여기서는 고정오염물질로부터 배출되는 입상 및 기체상 오염물질을 방지하기 위한 장치에 대하여 간략하게 설명하였으나 실제 현장에 적용하였을 때 장치의 사용한계, 장단점, 효율, 설치비용, 운영비용, 처리되는 입상 및 기체상 물질의 특성 자세한 지식이 필요합니다.